Molekylär Beam masspektrometri med sökbara Vacuum Ultraviolet (VUV) Synkrotronljusfysik

Summary

En molekylär balk kopplad till avstämbara vakuum ultraviolett photoionization masspektrometer vid en synkrotron erbjuder ett praktiskt verktyg för att utforska den elektroniska strukturen av isolerade molekyler gasfas och kluster. Proton överföringsmekanismer i DNA bas dimerer klargjordes med denna teknik.

Abstract

Avstämbara mjuk jonisering kopplad till masspektroskopi är en kraftfull metod för att undersöka isolerade molekyler, komplex och kluster samt deras spektroskopi och dynamik ^1-4. Grundläggande studier av photoionization processer biomolekyler ger information om den elektroniska strukturen av dessa system. Dessutom bestämningar av jonisering energier och andra egenskaper av biomolekyler i gasfas är inte trivial, och dessa experiment ger en plattform för att generera dessa data. Vi har utvecklat en termisk förångning teknik i kombination med supersonic molekylära strålar som ger ett skonsamt sätt att transportera dessa arter i gasfas. Lämplig kombination av källgas och temperatur medger bildande av dimerer och högre kluster av DNA-baser. Fokus i denna arbete är om effekterna av icke-kovalenta interaktioner, dvs vätebindning, stapling och elektrostatiska interaktioner, på joniseringsspetsarna energier ochproton överföring av enskilda biomolekyler, deras komplex och på mikro-hydrering av vatten ^{1, 5-9.}

Vi har utfört experimentell och teoretisk karakterisering av photoionization dynamik gasfas uracil och 1,3-dimetyluracil dimerer med molekylära strålar i kombination med synkrotronstrålning vid Chemical Dynamics Beamline ¹⁰ belägen vid Advanced Light Source och experimentella detaljer visualiseras här. Detta tillät oss att observera proton överföring i 1,3-dimetyluracil dimerer, ett system med pi stapling geometri och utan vätebindningar ^1. Molekylära strålar ger ett mycket bekvämt och effektivt sätt att isolera provet av intresse från miljö-störningar som i sin tur möjliggör noggrann jämförelse med elektroniska struktur beräkningar ^{11, 12.} Genom att ställa fotonen energi från synkrotron, en photoionization effektivitet (PIE) kurva kan ritas som informerar oss om katjoniskaelektroniska tillstånd. Dessa värden kan sedan jämföras med teoretiska modeller och beräkningar och i sin tur förklara i detalj den elektroniska strukturen och dynamiken av de undersökta arterna ^{1, 3.}

Protocol

1. Provladdning Ta bort den bakre flänsen och demontera 3/8 "rostfria munstycksröret från apparaten (se Figur 1 och Figur 2) och kontrollera att den är ren och 100 mm öppning är klart (Detta kan göras genom att titta på en ljuskälla genom den). Vid rengöring fylla röret med ~ 1 ml etanol och skrubba insidan med bomull tips. Alternativt, placera munstycket i ett ultraljudsbad fylld med tvål och vatten eller etanol i ca 20 minuter. Sedan torka med tryckluft. </…

Representative Results

Figur 7 visar en typisk masspektrum av det supersoniska expansionen av 1,3-dimetyluracil ångor (A) och kurvorna cirkel av tre huvuddrag (monomeren vid m / z 140, protonerade monomeren vid m / z 141, och 1 ,3-dimetyluracil dimer vid m / z 280) utvinns från en VUV scan mellan 8 eV och 10 EV (B). Den grå skuggan är standardavvikelsen från tre på varandra följande genomsökningar. <img alt="Figur 1" fo:content-width="5in" fo:src="/file…

Discussion

Monomererna och dimerer genereras i en överljuds stråle expansion som ger upphov till en molekylär stråle. Ett litet prov av DNA-basen placeras i en termisk förångning källa och upphettades för att alstra tillräckligt ångtryck. Argongas bär ångorna genom en 100 fim öppning och passerar en 2 mm skimmer att producera en kall molekylär stråle ^14. Alternativt, kan en översvallande strålkälla användas, där provet placeras i en uppvärmd ugn fäst repellern plattan (jon optik) i masspektrometern…

Materials

Name of Reagent/Material	Company	Catalog Number	Comments
Uracil	Sigma	U0750
1,3-Dimethyluracil	Aldrich	349801